DE2441268A1

DE2441268A1 - Elektronisches einstellgetriebe, insbesondere fuer tarifgeraete

Info

Publication number: DE2441268A1
Application number: DE19742441268
Authority: DE
Inventors: Egon Betz; Juergen Marx; Dieter Ratschmeier; Karl Schalk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-08-28
Filing date: 1974-08-28
Publication date: 1976-03-18
Also published as: SE7509521L; CH589278A5; FR2283591A1; DE2441268C3; JPS5721134B2; IT1042054B; BE832512A; DE2441268B2; JPS5149766A

Description

Elektronisches Einstellgetriebe, insbesondere für

Tarifgeräte

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Einstellgetriebe, insbesondere für Tarifgeräte. Bei Tarifgeräten, wie z.B. Maxinmmzählern, Summenzählern, Maximumwächtern u.dgl. müssen die in bestimmten Zeitintervallen (Meßperioden) eingehenden Impulse an die Speicherkapazität des Impulsspeichers angepaßt werden. Bei Maximumwächtern erhebt sich zusätzlich noch die Forderung, daß diese Anpassung durch den Anwender von außen leicht vorgenommen werden kann, um nach Bedarf die zu überwachende Leistung im Betrieb in Stufen von 1 $ eines festgewählten Bezugswertes einstellen zu können.

Bei den bekannten elektromechanischen Tarifgeräten wird diese Impulsanpassung mit Wechselräderübersetzungen und bei Maximumüberwachungsanlagen zusätzlich durch ein sehr aufwendiges einstellbares Zahnradgetriebe durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Einstellgetriebe zu schaffen, das keine mechanischen Teile aufweist und demnach völlig wartungs- und verschleißfrei arbeitet. Das elektronische Einstellgetriebe gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulszahlwandler verwendet ist, der aus zwei von einem Taktgenerator getasteten Binärzählern besteht, die mit Hilfe von diesen zugeordneten Oodierschaltern auf bestimmte Werte vorprogrammierbar sind, daß den Binärzählern die vom Taktgenerator kommenden Impulse über ein erstes Flip-Flop zugeführt werden, dessen Takteingang beim Eintreffen eines Zählimpulses freigegeben und bei

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Erreichen des in dem einen Binärzähler vorprogrammierten Wertes wieder gesperrt wird, und daß ein von dem Taktgenerator getastetes zweites Flip-Flop vorgesehen ist, das dem anderen Binärzähler zugeordnet ist und das bei Erreichen seines vorprogrammierten Wertes eine Rücksetzung dieses Zählers und die Abgabe eines Zählimpulses veranlaßt. Ein solcher Impulszahlwandler ist in der Lage, daß er mit rel. wenig Aufwand eine sehr feine Impulsanpassung ermöglicht und zwar sowohl im Sinne einer Erhöhung als auch einer Erniedrigung der Frequenz der eingehenden Impulse. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das elektronische Einstellgetriebe bei Maximumwächtern verwendet werden soll, wo zusätzlich noch die Forderung besteht, daß das zu überwachende Maximum in Stufen von beispielsweise 1 # des gewählten Bezugswertes eingestellt werden kann. Vorzugsweise wird in diesem Falle mit Hilfe des Impulszahlwandlers die Zahl der bei Nennleistung maximal eingehenden Impulse auf einen durch 100 teilbaren Wert erhöht, wobei dann diesem Impulszahlwandler ein vorzugsweise in Prozent der Nennleistung einstellbarer Frequenzteiler nachgeschaltet ist. Der Frequenzteiler besteht vorzugsweise aus zwei hintereinander geschalteten Binärzählern, die über dekadische Codierschalter programmierbar sind una die bei Erreichen des vorprogrammierten Wertes ein weiteres Flip-Flop ansteuern, das ein Ausgangssignal der gewünschten Frequenz abgibt und die Rückstellung der beiden Binärzähler veranlaßt.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. Als Ausführungsbeispiel ist ein Einstellgetriebe gewählt, das mit besonderem Vorteil bei Maximumwächtern Verwendung finden kann.

Das elektronische Einstellgetriebe besteht aus einem Taktgenerator 1, einem Impulszahlwandler 2 und einem diesen nachgeschalteten Frequenzteiler 3. Der Impulszahlwanaier weist zwei Bxnärzähler 4 una 5 auf, die bei dem gewählten Ausführungsbeispiel 8-Bit-Binärzähler sind. Mit 6 und 7 sind zwei Codierschalter bezeichnet, mit denen die beiden Binär-

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zähler 4 und 5 vorprogrammiert werden können. Anstelle der Codierschalter 5 und 6 können auch andere Codiereinrichtungen verwendet sein. So können die Kontaktstellen "beispielsweise durch Kontaktbrücken miteinander verbunden sein, wie die Zeichnung zeigt. Auf diese Weise ist der Binärzähler 4 auf den Wert 5 und der Binärzähler 5 auf den Wert 3 programmiert. Anstelle der Kontaktbrücken können auch Kippschalter verwendet sein, um eine rasche Änderung der Einstellung vornehmen zu können. In der Regel reicht eine Impulsanpassung mit Hilfe von Kontaktbrücken aus. Den Binärzählern 4 und 5 sind Flip-Flops 8 und 9 zugeordnet. Während die vom Taktgenerator 1 kommenden Taktimpulse dem Flip-Flop unmittelbar zugeführt werden, werden die Taktimpulse dem Flip-Flop 8 über eine Inverterschaltung 10 zugeführt, so daß dieses Flip-Flop die inversen Taktimpulse erhält. Das Flip-Flop 9 schaltet also gegenüber dem Flip-Flop 8 um den halben Takt früher. Mit 11 ist ein Impulseingang bezeichnet, der einerseits mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 8 und andererseits mit dem Rücksetzeingang R des Binärzählers 4 verbunden ist. Dem Impulseingang 11 werden die von einem Kontaktgeberzähler o.dgl. dem Verbrauch proportionalen Impulsfolgen vorzugsweise über eine galvanische Trennschaltung zugeführt. Mit 12 ist ein Null-Setzeingang bezeichnet. Ein Impuls auf diesem Eingang bei an Spannunglegen des Gerätes setzt über ein Gatter 13 den Binärzähler 5 auf 0. Mit 23 ist eine Ausgangsleitung des Impulszahlwandlers 2 bezeichnet, die bei dem gewählten Ausführungsbeispiel 'den nachgeschalteten Frequenzteiler 3 ansteuert. Die Leitung 23 ist mit dem Ausgang Q des Flip-Flops 9 verbunden. Der Codierschalter 6 steht über eine Leitung 14 mit dem Setzeingang 5 des Flip-Flops 8 in Verbindung, während der Codierschalter 7 über eine Leitung 15 mit dem Rücksetzeingang R des Flip-Flops 9 verbunden ist.

Die Wirkungsweise des Impulszahlwandlers ist wie folgt; Im Ausgangszustand steht der Binärzähler 4 auf den durch den Codierschalter 6 vorprogrammierten Wert. Am Ausgang 14 des Codierschalters liegt also ein Η-Signal. Dieses H-Signal am Setzeingang S des Flip-Flops 8 verhindert die Abgabe

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eines Zähltaktes. Trifft nun über den Eingang 11 ein positiver Eingangsimpuls ein, wird der Binärzähler 4 gelöscht, wodurch das H^rj-Signal am Setzeingang S des Flip-Flop 8 verschwindet, und gleichzeitig das Flip-Flop 8 über den Rückset zeingang R zurückgesetzt. Mit der negativen Rückflanke des Eingangsimpulses erscheint am Ausgang Q des Flip-Flips 8 der halbe Generatortakt. Jede negative Flanke des Generatortaktes wird in beide Binärzähler 4 und 5 eingezählt.

Ist vom Zähler 4 der durch den Codierschalter 6 vorprogrammierte Wert wieder erreicht, erscheint am Ausgang 14 ein H-Signal, mit dem über den Setzeingang S das Flip-Flop 8 gesetzt und damit die weitere Abgabe von Zähltakten verhindert wird. Dieser Ablauf wiederholt sich mit jedem weiteren positiven Eingangsimpuls.

Erreicht der Binärzähler 5 den durch den Codierschalter 7 vorprogrammierten Wert, erscheint am Ausgang 15 ein H-Signal. Dies hat zur Folge, daß das Flip-Flop-9 rückgesetzt wird. Damit verbunden ist eine Pegeländerung der beiden Ausgänge Q und Q des Flip-Flops 9· Diese Pegeländerung des Flip-Flops bewirkt, daß am Ausgang Q das H-Signal sich ändert auf L-Signal. Damit wird über das Gatter 13 der Binärzähler 5 gelöscht. Mit der nächsten positiven Flanke des invertierten Generatortaktes wird..das Flip-Flop 9 wieder in seine Ausgangslage gesetzt, wodurch am Ausgang Q wiederum H-Signal erscheint. Am Ausgang Q erscheint hierbei ein positiver Ausgangsimpuls. Die dargestellte Einstellung der Codierschalter entspricht einer übersetzung von 5 : 5, d.h. bei 3 ankommenden Impulsen werden 5 Ausgangsimpulse abgegeben. Eine Impulserhöhung erfolgt also stets dann, wenr: der vorprogrammierte Wert des Binärzählers 4 höher als der Wert des Binärzählers 5 ist.

Bei der Verwendung des Einstellgetriebes bei Maximumwächtern werden mit dem Impulszahlwandler die eingehenden Impulse, die der Nennleistung des Impulsgebers bzw. dem größten zu überwachenden Maximum entsprechen, so geteilt, daß sich am Ausgang die 100-fache Impulszahl der Speicherkapazität des

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Ist-Wert-Impulsspeichers ergibt. Beträgt beispielsweise die Kapazität des Impulsspeichers pro Meßperiode 100 Impulse, so wäre die Summe der Ausgangsimpulse des Impulszahlwandlers

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10 -Impulse pro Meßperiode. Diesem Impulszahlwandler ist nun ein Frequenzteiler 3 nachgeschaltet, der aus den beiden Binärzählern 16 und 17 besteht, denen jeweils ein Codierschalter 18 bzw. 19 zugeordnet ist. Als Codierschalter werden vorzugsweise von außen einstellbare Schalter verwendet, und zwar in dekadischer Anordnung. Der Binärzähler 16 ist den Einem zugeordnet und daher derart mit einem UND-Gatter beschaltet, daß er beim Erreichen des Wertes 10 auf 0 zurückgesetzt wird, bzw. einen Impuls an den Binärzähler 17 weitergibt. Hingegen ist der Binärzähler 17 voll ausgenützt, so daß ein Maximum von 150 $ eingestellt und überwacht werden kann. Die, O-Stellung der beiden Binärzähler 16 und 17 erfolgt über die Gatter 21 und 22 jeweils nach einem Löschimpuls über den Eingang 12 oder bei Erreichen der eingestellten Werte über Leitungen 28 bzw. 29. Die Leitung 28 steht mit dem Ausgang Q eines weiteren Flip-Flops 24 in Verbindung. Letzteres wird über eine Leitung 25 ebenfalls vom Taktgenerator 1 getastet.

Der Frequenzteiler 3 kann also mit den beiden Codierschaltern 18 und 19 so vorprogrammiert werden, daß die It. Beispiel gewählten 10 -Impulse des Impulszahlwandlers 2 so geteilt werden, daß beim Erreichen der an den Codierschaltern 18, eingestellten Eingangsimpulszahl jeweils ein Ausgangsimpuls abgegebenlwird. Die an den Codierschaltern 18 und 19 eingestellte Zahl gibt zugleich an, welche Nennleistung überwacht wird .

Werden beispielsweise bei Nennleistung 950 Impulse pro Meßperiode abgegeben, so wird eine Übersetzung des Impulszahlwandlers 2 von I₁ = 950 : 10 000 = 19 : 200 benötigt. Der Binärzähler 5 wird also auf den Wert 19 (1 + 2 + 16) und der Binärzähler auf den Wert 200 (8 + 64 + 128) programmiert. Der Impulszahlwandler 2 gibt dann bei 950 eingehenden Impulsen 10 -Impulse ab. Wird beispielsweise an den beiden Codierschaltern 18 und 19 die Zahl 55 eingestellt, wobei der Codierschalter 18 den Einem und der Codierschalter

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den Zehnern zugeordnet ist, wird bei 55 Eingangsimpulsen von dem Frequenzteiler an die Leitung 26 jeweils ein Impuls abgegeben. Die Übersetzung i^'beträgt dann 55 : 1. Die eingestellte Zahl 55 bedeutet, daß 55 $ der Nennleistung überwacht werden sollen. Bei einer Nennleistung von 950 Impulsen pro Meßperioden ergeben 55 $ der Nennleistun-g 522,5 Impulse, d.h. die Gesamtübersetzung des Getriebes i = 522,5 ί 100

ges

= 5,225. i„._oo muß also 5,225 sein. Daß diese Übersetzung mit

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dem Getriebe erreichbar ist, erg = (19 : 200) . (55 : 1) = 5,225.

dem Getriebe erreichbar ist, ergibt sich aus i = I₁ . i_o

ges ι c.

Der am Ausgang Q des Flip-Flops 9 erscheinende positive Ausgangsimpuls taktet also die beiden hintereinander geschalteten Binärzähler 16 und 17. Sind die Zählerstände der Binärzähler 16 und 17 gleich dem eingestellten Wert der beiden Codierschalter, so erscheint am Ausgang 27 ein Η-Signal. Dieses Signal veranlaßt, daß das Flip-Flop 24 rückgesetzt wird, was eine Pegeländerung des Ausganges Q verursacht. Über die Leitung 2t> und die beiden Gatter 21 und 22 werden die beiden Binärzähler 16 und 17 gelöscht. Mit der nächsten positiven Flanke des invertierten Generatortaktes wird das Flip-Flop 24 wieder in seine Ausgangslage gesetzt. Die am Ausgang Q erscheinenden negativen Impulse sind bereits die Ausgangsimpulse des elektronischen Einstellgetriebes.

Vorzugsweise ist die Schaltung in CMOS-Technik aufgebaut. Der Eigenverbrauch ist dann sehr gering. Durch die Verwendung von Dioden zur Decodierung der Zählerausgänge ergibt sich eine kostenmäßig günstige Schaltung. Das ganze System ist taktgesteuert und hat den Vorteil, daß keine Differenzierglieder benötigt werden. Die Minäestferquenz des Taktgenerators ist abhängig von der maximalen Eingangsfrequenz, der Impulslänge und der Stellenzahl der beiden Binärzähler 4 und

5 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

/ 1.^Elektronisches Einstellgetriebe, insbesondere für Tarif-

\ /geräte, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulszanlwandler

(2) verwendet ist, der aus zwei von einem Taktgenerator (1) getasteten Binärzählern (4,5) besteht, die mit Hilfe von diesen zugeordneten Codierschaltern (6,7) auf bestimmte Werte vorprogrammierbar sind, daß den Binärzählern (4,5) die vom Taktgenerator (1) kommenden Impulse über ein erstes Flip-Flop (8) zugeführt werden, dessen Takteingang beim Eintreffen eines Zählimpulses freigegeben und bei Erreichen des in dem einen Binärzähler (4) vorprogrammierten Wertes wieder gesperrt wird, und daß ein von dem Taktgenerator (1) getastetes zweites Flip-Flop (9) vorgesehen ist, das dem anderen Binärzähler (5) zugeordnet ist und das bei Erreichen seines vorprogrammierten Wertes eine Rücksetzung dieses Zählers (5) und die Abgabe eines Zählimpulses veranlaßt.
2. Elektronisches Einstellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (8) der beiden Flip-Flops (8,9) von dem inversen Taktsignal getastet wird.
3. Elektronisches Einstellgetriebe nach Anspruch 1 und 2, insbesondere für Maximumwächter, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des Impulszahlwandlers (2) die Zahl der bei Nennleistung maximal eingehenden Impulse auf einen durch 100 teilbaren Wert erhöht wird und daß dem Impulszahlw-ndler (2) ein vorzugsweise in Prozent der Nennleistung einstellbarer Frequenzteiler (3) nachgeschaltet ist.
4. Elektronischer Frequenzteiler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (3) vorzugsweise aus zwei hintereinander geschalteten Binärzählern (16, 17} besteht, die über dekadische Godierschalter (18,19) programmierbar sind und die bei Erreichen des vorprogrammierten Wertes ein weiteres Flip-Flop (24) ansteuern, das ein Ausgangssignal abgibt und die Rückstellung der beiden Binärzähler (16,17) veranlaßt.

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5. Elektronisches Einstellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleingänge (R) der Binärzähler (5,16,17) mit einer Rücksetzleitung (1^2) in Verbindung stehen.

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